45°斜抽芯滑塊注射模設計

錢志良，劉 靜

（1.蘇州科立愛德精密科技有限公司，江蘇 蘇州 215021；2.桂林電器科學研究院有限公司，廣西 桂林 541004）

0 引 言

隨著消費類電子產品的迅速發展，塑件越來越多地應用在各種產品上，注射模是成型塑件的主要設備，決定塑件的質量和性能。在連接和固定塑件時，除了采用傳統的螺釘固定外，卡扣是常用的功能結構特征，卡扣的脫模需要采用抽芯機構完成。抽芯機構常用于待成型塑件倒扣的脫模，如側凸卡扣、側凹槽或0°區域功能面等，常用機構有滑塊和斜推桿。如塑件內側邊有45°的斜倒扣槽，是安裝鉸鏈的功能區域，如果此處采用直接脫模，需動模分型1次驅動模具，導致模具結構復雜且尺寸大、側向力大，不易驅動抽芯機構。為此優化了滑塊抽芯機構，采用T形槽和復合角度受力驅動轉換，簡化抽芯機構和穩定抽芯動作。

1 塑件工藝分析

1.1 塑件材料及特征

塑件為某遙控器后蓋，如圖1所示。塑件材料為PC/ABS CX7240，其物理性能和工藝參數如表1所示。該塑件既是外觀件也是功能件，要求具有一定的強度、耐磨損、尺寸穩定性和外表面光滑等。塑件外觀面要求鏡面拋光A3，顏色為黑色、冷灰、白色及咖啡色，外形尺寸約為43 mm×57 mm×7 mm。

表1 PC/ABS CX7240的物理性能及工藝參數

圖1 塑 件

1.2 開模分析

通過塑件結構和脫模分析綜合評估，首先確定塑件的開模方向，即確定成型塑件對應的型腔和型芯。采用模擬軟件分析脫模角度，如圖2所示，塑件的可視區域設置在脫模正方向，由于可視區域為塑件外觀面需要進行鏡面拋光，不允許設置推桿和澆口，將正角度區域的面設計為型腔面，開模方式和方向如圖3所示，將塑件外觀面設計在型腔成型，將塑件內置面區域設計在型芯成型。

圖2 塑件脫模角度分析

圖3 開模方向

在塑件內側有1段45°的斜槽卡扣，如圖4所示，這是塑件的功能區域，內部將安裝1個鉸鏈實現旋轉翻蓋。為確保使后蓋打開不會掉落而設計45°倒扣，以下介紹了成型該塑件的模具結構。

圖4 45°斜槽卡扣

2 模具結構分析

2.1 澆注系統設計

澆注系統是注射成型的重要部分[1]，是成型優質塑件的關鍵，也是影響模具結構和制造成本的重要因素，其類型、尺寸、進料方式和位置對塑件的成型質量和注塑機的選擇起決定性作用。

根據塑件的年需求量和圖紙要求，考慮需在1副模具上換色生產不同顏色的塑件，以滿足客戶對塑件4個顏色的需求，模具設計為1模2腔普通流道，采用兩板模結構，注塑機壓力選用750 kN。

經過模流分析，綜合考慮采用圓形流道、潛伏式點澆口，澆注系統如圖5（a）所示，主流道進料后進入圓形分流道，再進入潛伏式點澆口，最終填充型腔。主流道尺寸長度L為60 mm，入口直徑d為φ3.5 mm,大端直徑D為φ4.5 mm，主流道圓錐角度為α=1°，主流道結構尺寸如圖5（b）所示，分流道直徑為φ4.0 mm，長度為30.0 mm,潛伏式點澆口為φ1.5 mm。

圖5 澆注系統

2.2 抽芯機構設計

注射模常用抽芯機構實現成型塑件倒扣的脫模[2]，塑件內側有1處45°斜槽卡扣需抽芯機構實現脫模。如果采用動模側浮動直接抽芯，倒扣斜度為45°，動模浮動為開模方向，受力分析如圖6所示，各項受力滿足以下公式[3]。

圖6 45°抽芯受力分析

式中：?——斜抽芯角度，（°）；Fw——斜抽芯所受的側向力，N；Fc——斜抽芯軸向力，N；Fk——斜抽芯所受的開模力，N。

由式（1）和式（2）可知，?增大，Fw和Fk增大，斜抽芯所受的側向力也增大，影響斜抽芯的強度和剛度；反之，?減小，Fw和Fk減小，斜抽芯所受的側向力也減小，有利于抽芯運動。目前側向力角度為45°，不適合斜抽芯，容易造成卡滯和自鎖現象[4]，需要改變機構實現45°斜槽卡扣的抽芯。

經過分析，45°斜槽卡扣的抽芯采用滑塊式結構，通過滑動前進和后退運動驅動斜抽芯的開合運動，關鍵是45°抽芯鑲件與滑塊座通過T形槽連接實現轉換驅動，如圖7所示，將力分解使45°斜槽卡扣抽芯的法向為0°抽芯，側向力不在45°斜槽卡扣的抽芯鑲件上，所產生的側向力轉換到滑塊座上。

圖7 T形槽

滑塊和抽芯零件用磨床精密加工，精度控制在0.005 mm，型芯上的斜孔采用慢走絲線切割精密加工，精度控制在0.005 mm，模板上的滑塊槽用CNC精密銑削加工，精度控制在0.01 mm。在保證單個零件的加工精度時，零件相互配合間隙和相互研磨也很重要，配合滑動區域采用碾磨配合保證滑動間隙和滑動順暢。

45°斜槽卡扣的抽芯零件要求具有高的硬度、良好的韌性和熱穩定性，因此，選擇一勝百的Viking鋼材，該材料熱處理后的強度測試參考值如表2所示。試樣為φ35 mm的圓棒，試樣經（1 010±10）℃油淬及回火二次至不同硬度，最后抽芯零件鋼材熱處理硬度57～58 HRC。

表2 Viking熱處理后的強度測試參考值

2.3 確定模具零件材料

模具零件材料的選擇是否合理將直接影響模具的使用壽命，在模具結構合理的情況下選擇匹配的鋼材是關鍵[5]。為滿足抽芯機構動作的穩定和順暢，需考慮油槽的設計。塑件外觀面為鏡面高拋光，定模板應選擇拋光性好且防腐蝕性能好的鋼材，才能滿足圖紙要求和生產需求。經分析，模具零件材料如表3所示。

表3 模具零件材料

3 模具結構及工作過程

3.1 模具結構

圖8所示為斜抽芯滑塊精密注射模結構。

圖8 注射模結構

（1）定模部分。定模型芯3、澆口套25安裝在定模板2內，定模座板1壓住澆口套25使其固定，澆口套25定位配合在定模型芯3中，楔緊塊4固定在定模板2內，楔緊塊4既是斜撥塊，用來驅動滑塊運動，又是鎖塊，起鎖緊滑塊使其閉合到位的作用，便于注射成型。楔緊塊頭部與動模板12配合形成互鎖結構形成支撐，導柱22固定在定模板2上保證模具開、合模動作的導向和定位。

（2）動模部分。型芯9安裝固定在動模板12內，直推桿11安裝在推桿固定板14上，推板導柱17固定在動模座板16上，推板導柱17與推板導套配合導向，推桿固定板14和推板15往復運動，實現塑件的推出。滑塊鑲件5安裝在滑塊座6上，滑塊鑲件5和滑塊座6通過T形槽連接，當滑塊座6水平運動時，通過T形槽帶動滑塊鑲件5進行45°抽芯運動，滑塊座6下面設計滑塊耐模板8保證滑塊運動順暢和滑塊座的使用壽命。精定位塊26安裝在定模板2和動模板12之間，合模后精確定位定模和動模的相對位置，確保模具每次合模都具有同一精度，使模具穩定和持續成型合格的塑件。

3.2 模具工作過程

注射保壓結束后，注塑機噴嘴不再進行澆注，塑件冷卻固化，待塑件冷卻后模具開模，動模部分整體向后運動，首先打開主分型面，塑件脫離型腔留在型芯上，滑塊座6與楔緊塊4剛性觸碰，在斜面產生的側向力驅動下使滑塊座6向外運動開始抽芯，同時由于滑塊鑲件5和滑塊座6是通過T形槽連接驅動，當滑塊水平后退時，T形槽會進行力的分解，使滑塊鑲件5在型芯9內進行45°斜抽芯，滑塊座6碰到滑塊限位螺釘7時停止運動，完成抽芯動作實現塑件脫模。動模部分繼續向后運動到設定位置停止，注塑機滑塊完成了開模動作。注塑機頂桿推動推塊19，使推板15和推桿固定板14作推出運動，帶動直推桿11等完成塑件和流道凝料的推出，當推桿固定板14上的限位塊13碰到動模板12的底面時，推出動作停止，由機械手抓取塑件放在運輸帶上，最后裝托盤入箱，流道凝料在推出完成后自由掉落。

模具合模時，必須先將注塑機頂桿通過推塊19拉回推桿固定板14和推板15，使模具的推出系統復位，復位動作完成后再合模，確保推桿不與定模型芯3碰撞。繼續合模，當動模運動到一定位置時，滑塊座6碰到楔緊塊4，在斜面的驅動下，滑塊座6向內閉合，同時通過T形槽轉換力，使滑塊鑲件5沿45°上升進行閉合，最后合模到位。這時楔緊塊4頭部端面與動模板12貼合形成互鎖，滑塊復位到合模狀態并最終定位。

4 結束語

該注射模采用T形槽結構進行力的分解和轉換，使45°斜倒扣順利脫模。通過前期對塑件結構和材料的分析，借助模擬軟件進行填充分析，并對澆注系統進行優化設計，一次性滿足注射要求，避免因澆注系統設計不合理而調整模具結構。模具加工精度控制在±0.01 mm，45°斜抽芯機構的零件用磨床加工，保證精度在0.005 mm左右。

經過生產實踐證明，該45°抽芯滑塊注射模結構可靠，動作穩定，換色生產滿足要求，塑件精度及外觀符合圖紙要求，適于大批量生產。